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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.14.2012.tde-21062013-124527
Documento
Autor
Nome completo
Camila Bertoletti Carpenedo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2012
Orientador
Banca examinadora
Gandu, Adilson Wagner (Presidente)
Ambrizzi, Tercio
Castro, Christopher Alexander Cunningham
Título em português
Interações entre os ciclones extratropicais e a variabilidade extrema do gelo marinho nos mares de Bellingshausen-Amundsen e no mar de Weddell, Antártica
Palavras-chave em português
ciclones extratropicais
gelo marinho antártico
variabilidade de alta e baixa frequência
Resumo em português
O sistema atmosfera-gelo marinho é complexo e fortemente acoplado. Em uma região de transição entre a cobertura de gelo marinho e o mar aberto a interação entre esse sistema é particularmente intensa, sendo significativa o suficiente para influenciar a circulação atmosférica de grande escala e a distribuição de gelo marinho. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi analisar as interações entre os ciclones extratropicais e a variabilidade extrema do gelo marinho nos setores dos mares de Bellingshausen-Amundsen (MBA) e do mar de Weddell (MW), no período de verão e inverno austral entre 1989 e 2007. Foram utilizados dados de extensão de gelo marinho do NSIDC/NASA; campos atmosféricos da superfície até os altos níveis da troposfera das reanálises do ERA-Interim (ECMWF); composição de imagens de satélite do canal infravermelho do SSEC; Índice de Niño Oceânico do CPC/NOAA. As anomalias de alta frequência (período de 2-10 dias) e interanual (período maior que 370 dias) foram obtidas aplicando-se a transformada rápida de Fourier nas séries temporais (1989-2007). Os extremos de gelo marinho foram obtidos através do primeiro e terceiro quartil da distribuição dos dados. As características da circulação atmosférica de alta frequência e interanual associadas aos eventos extremos negativos (ENGM) e positivos (EPGM) de gelo marinho, na mesma escala de tempo, foram obtidas através de composições defasadas das anomalias dos campos atmosféricos. Para evidenciar e exemplificar os padrões encontrados nas composições de alta frequência apresenta-se uma análise sinótica de estudo de casos para o setor dos MBA durante o inverno austral, em eventos ENGM e EPGM, separando os casos em fases distintas do fenômeno tropical El Niño. Foi utilizada a estatística de ciclones do Automatic Cyclone Tracking, da Universidade de Melbourne, para analisar a ocorrência de ciclones associados aos períodos de mínima e máxima extensão de gelo marinho na escala interanual. Os resultados mostram que no verão e inverno austral, os eventos ENGM de alta frequência no setor dos MBA e do MW estão associados com as anomalias dos campos atmosféricos, na mesma escala temporal, que se assemelham a um trem de ondas ocorrido a partir de três dias anteriores ao evento extremo. A anomalia ciclônica no oeste e a anomalia anticiclônica no leste do setor resultam em uma anomalia de ventos de norte e, consequentemente, a anomalias positivas de temperatura do ar. Essa configuração anômala contribui para os eventos ENGM através do derretimento do gelo marinho e do seu próprio transporte em direção às latitudes maiores pelos ventos de norte anômalos. As anomalias de alta frequência dos campos atmosféricos em todos os casos (composições defasadas) de eventos EPGM apresentam fases opostas em relação aos eventos ENGM. Portanto, fases distintas do trem de ondas induzem na modulação de extremos de gelo marinho opostos. Em relação às análises sinóticas dos eventos ENGM e EPGM em fases distintas do fenômeno El Niño, verificou-se que em períodos de El Niño há uma intensificação do jato subtropical e um enfraquecimento do jato polar no Pacífico Sul. Há uma menor atuação dos ciclones extratropicais, predominando o sistema de cristas e cavados. Na fase de La Niña há um reforço do jato polar e uma intensa atividade ciclônica sobre os MBA. No evento ENGM (EPGM) há uma associação entre os ventos de norte (de sul) com a vanguarda (retaguarda) dos sistemas ciclônicos em superfície. Na fase Neutra verificou-se uma intensificação do jato polar e uma atuação do sistema de cristas/cavados e de sistemas ciclônicos em superfície. Na análise da influência da circulação atmosférica interanual na variabilidade extrema do gelo marinho, na mesma escala de tempo, observou-se que a fase quente (fria) do ENSO provavelmente está associada com eventos ENGM (EPGM) nos MBA e com eventos EPGM (ENGM) no MW. Sobre a influência da variabilidade interanual da extensão do gelo marinho na atividade ciclônica, nas composições de anomalias interanuais de PNMM em relação aos eventos ENGM nos MBA (lag = 0) no verão, há um predomínio de anomalias positivas de pressão ao nível médio do mar (PNMM) sobre grande parte do Oceano Austral, o que contribuiria para uma menor profundidade e raio dos sistemas em superfície. Já em relação aos eventos ENGM no MW, verifica-se que no lag = 0 há um predomínio de anomalias negativas de PNMM no Oceano Austral, o que contribuiria para um aumento da profundidade e raio dos ciclones.
Título em inglês
Interactions between the extratropical cyclones and extreme variability of sea ice in the Amundsen-Bellingshausen Seas and in the Weddell Sea, Antarctic
Palavras-chave em inglês
Antarctic sea ice
extratropical cyclones
highd and low frequency variability
Resumo em inglês
The sea ice-atmosphere system is complex and tightly coupled. In a transition region between the coverage of sea ice and open ocean the interaction between this system is particularly intense, being significant enough to influence large-scale atmospheric circulation and sea ice distribution. Thus, the main objective of this study was to analyze the interactions between extratropical cyclones and extreme variability of sea ice in the sectors of the Bellingshausen-Amundsen Seas (BAS) and the Weddell Sea (WS), in the period of austral summer and winter between 1989 and 2007. We used sea ice extent data from NSIDC/NASA; atmospheric fields (surface to higher tropospheric levels) from ERA-Interim reanalysis; SSEC IR satellite image composition; and the Oceanic Niño Index CPC/NOAA. Anomalies of high-frequency (2-10 days) and interannual (longer than 370 days) were obtained by applying a fast Fourier transform in the time series (1989-2007). The extremes of sea ice were obtained from the first and third quartile of the data distribution. The characteristics of high-frequency atmospheric circulation and interannual associated with negative (NESI) and positive (PESI) extreme events of sea ice at the same time scale, were obtained from the lagged composites of the anomalies of atmospheric fields. To highlight and illustrate the patterns found in the composites of high frequency presents a synoptic analysis of case studies for the sector of the BAS during the austral winter at NESI and PESI events, separating the cases in different stages of the tropical El Niño phenomenon. Was used a statistical cyclone of Automatic Cyclone Tracking, from University of Melbourne, to analyze the occurrence of cyclones associated with periods of minimum and maximum extent of sea ice in the interannual scale. The results show that in the austral summer and winter, the NESI events of high frequency in the sector of the BAS and the WS are associated with the anomalies of atmospheric fields in the same timescale that resemble a wave train occurring from three days before the extreme event. The cyclonic anomaly in the west and anticyclonic anomaly in the east sector result in an anomaly of north winds and, consequently, the positive anomalies of air temperature. This anomalous configuration contributes for events NESI by sea ice melting and its own transport to higher latitudes by anomalous north winds. Synoptic atmospheric fields anomalies, in all PESI event cases are in opposite phases to NESI events. Therefore, different phases of the circumpolar wave train induce modulation of concurrent sea ice extremes. Regarding the synoptic analysis of events NESI and PESI in different phases of El Niño, it was found that during periods of El Niño it has a strengthening of the subtropical jet and a weakening of the polar jet in the South Pacific. There is less activity of extratropical cyclones, and the predominant system of ridge and troughs. In the La Niña case studies, has a strengthening of the polar jet and an intense cyclonic activity over the BAS. In the NESI (PESI) event there is an association between the north (south) winds at the vanguard (rear) of the cyclone systems at surface. In the Neutral phase case studies, there is an intensification of the polar jet and performance of the system of ridge/troughs and cyclonic systems at surface. In the analysis of the influence of interannual atmospheric circulation on extreme variability of sea ice, at the same time scale, it was observed that the warm (cold) phase of ENSO are probably associated with NESI (PESI) events at BAS and with PESI (NESI) events in the WS. On the influence of interannual variability of sea ice extent in the cyclonic activity, in the composites of interannual anomalies of mean sea level pressure (MSLP) in relation to NESI events in the BAS (lag = 0) in the summer, there is a predominance of positive anomalies of MSLP over much of the Southern Ocean, which would contribute to a lower depth and radius of the surface systems. In relation to NESI events in WS, it appears that in the lag = 0 there is a predominance of negative anomalies of MSLP in the Southern Ocean, which would contribute to an increase in depth and radius cyclones.
 
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Data de Publicação
2013-06-24
 
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